Piccoli generatori eolici per la casa. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L’energia eolica è un’energia ecologica ed inesauribile. Gli impianti eolici (mulini, generatori eolici) vengono utilizzati per convertire l'energia eolica in energia elettrica.

I mulini a vento utilizzati per generare energia elettrica sono disponibili in diverse dimensioni. Le grandi turbine eoliche, tipicamente utilizzate nei parchi eolici (centrali elettriche), possono generare grandi quantità di elettricità – centinaia di megawatt – in grado di alimentare centinaia di case. Piccoli mulini a vento, che generano non più di 100 kW di elettricità, vengono utilizzati nelle case private, nelle fattorie, negli appezzamenti sussidiari, ecc., servono come fonte di elettricità aggiuntiva e aiutano a ridurre i pagamenti per la principale fonte di elettricità.

Mulini a vento molto piccoli, con una potenza di 20-500 W, vengono utilizzati per ricaricare le batterie e altre aree dove non è richiesta una grande quantità di elettricità.

I piccoli parchi eolici saranno economicamente vantaggiosi se saranno soddisfatte le seguenti condizioni:

• il vento soffia costantemente nella tua posizione molti giorni all'anno;
• c'è abbastanza spazio per installare una turbina eolica;
• le autorità locali hanno consentito l'installazione di turbine eoliche;
• i tuoi costi energetici sono alti;
• non sei collegato alla rete elettrica o è lontano da te;
• sei pronto a investire denaro in un generatore eolico;
• per evitare problemi con i vicini, il mulino a vento dovrebbe essere posizionato a non meno di 250-300 m da loro.

Requisiti del vento

Se il tuo mulino a vento per la tua casa sarà economicamente fattibile dipende soprattutto dalla qualità del vento. Nella maggior parte dei casi, una velocità media annua del vento di 4.0-4.5 m/s (14.4-16.2 km/h) è il minimo affinché un generatore eolico sia economicamente sostenibile. I siti web che presentano le mappe del vento della Russia e di altri paesi ti aiuteranno nell'analisi del vento.

Inoltre, la tua stazione meteorologica locale può aiutarti, dove puoi visualizzare un archivio di dati sulla forza del vento. Ma dovresti prestare attenzione all'ubicazione della stazione, perché... vari ostacoli - alberi, edifici, colline - possono causare dati del vento distorti.

Per valutare con maggiore precisione il vento nella tua zona, devi acquistare dispositivi che misurano la velocità del vento. Ciò è particolarmente vero se la tua zona è collinare o presenta un paesaggio insolito.

La parte più importante in un dispositivo per misurare la velocità del vento è l'anemometro. È costituito da una girandola a tazza (o lama) montata su un asse, collegata a un meccanismo di misurazione. Le pale dell'anemometro ruotano e producono un segnale proporzionale alla velocità del vento. Quando si acquista un anemometro, non sarà superfluo acquistare un dispositivo che ne registri le letture, nonché un treppiede, una staffa, ecc., Su cui verrà montato.

Esistono dispositivi digitali più costosi per misurare la velocità del vento. Utilizza anche un anemometro, ma i dati vanno a un computer dove vengono elaborati e archiviati. Recentemente, questi dispositivi sono diventati sempre più popolari ed economici. Puoi vedere un esempio di dati sulla velocità del vento catturati e visualizzati in tempo reale sul sito web gdeduet.ru

Non importa quale strumento di misura usi per stimare la velocità del vento, ma almeno una volta all'anno dovresti confrontare i tuoi dati con altri. È inoltre importante posizionare l'attrezzatura di misurazione sufficientemente in alto da evitare turbolenze causate da alberi, edifici e altri ostacoli. Il posizionamento ottimale del dispositivo di misurazione è posizionarlo al livello del centro del rotore del generatore eolico.

Posizione del generatore eolico

La posizione in cui posizionerai il tuo mulino a vento è molto importante. Ricordatevi che non deve essere posizionato vicino ad alberi, case, ecc., perché... non otterrai il massimo beneficio da un mulino a vento.

Tieni inoltre presente che:

• La forza del vento è sempre maggiore in cima alle colline, vicino alla costa, nelle steppe, nei luoghi dove non ci sono alberi né edifici.
• gli alberi possono crescere, ma un mulino a vento no.
• È necessario informare in anticipo i vicini dei tuoi piani per evitare problemi con loro in futuro.
• Si consiglia di posizionare il mulino a vento ad una distanza sufficiente dai vicini. Di solito sono sufficienti 250-300 m.

Non aspettarti che il tuo parco eolico produca sempre abbastanza elettricità. La velocità del vento nello stesso luogo può variare notevolmente e, di conseguenza, la quantità di elettricità generata varierà. E se la forza del vento cambia entro il 10%, l'elettricità generata cambierà entro il 25%!

Tipi di generatori eolici

Esistono 2 tipologie principali di generatori eolici: con asse di rotazione orizzontale e verticale. I mulini a vento orizzontali dovrebbero essere diretti sottovento. A questo scopo, il loro design prevede una cosiddetta “coda”.

I generatori eolici verticali funzionano con qualsiasi direzione del vento, ma richiedono più spazio a terra, perché... È necessario prevedere dei rinforzi per la stabilità del mulino a vento.

Componenti dell'energia eolica

I componenti principali di un tipico parco eolico sono mostrati nella figura seguente.

ни включают в себя:

• rotore con pale che hanno una forma aerodinamica.
• riduttore oppure un riduttore che adatta la velocità di rotazione tra il rotore e il generatore. Le piccole turbine eoliche (fino a 10 kW) solitamente non hanno un riduttore.
• cover protettiva, che protegge il cambio, il generatore, l'elettronica e altri componenti del generatore eolico da influssi esterni.
• coda mulino a vento - necessario per farlo girare nel vento.

Le turbine eoliche con asse di rotazione orizzontale richiedono un palo (le turbine eoliche verticali sono solitamente installate direttamente a terra).

Esistono diversi tipi di alberi: alberi strallati (che sono fissati rigidamente), alberi tiranti girevoli (possono essere sollevati e abbassati per manutenzione e riparazione), alberi autoportanti senza tiranti (sono pesanti, ma non sopportano occupare molto spazio a terra).

Un fattore molto importante è l'altezza dell'albero. L'energia eolica è proporzionale alla velocità del vento espressa alla terza potenza (al cubo). Quello. se la velocità del vento raddoppia, allora l'energia eolica aumenterà di 8 volte (2x2x2=8) (Figura 6). La velocità del vento aumenta con l'altezza, cioè Aumentando l'altezza dell'albero, puoi aumentare notevolmente l'efficienza energetica del mulino a vento.

L'altezza di installazione consigliata è di 24-37 metri. Installare una turbina eolica a un’altitudine inferiore equivale a posizionare i pannelli solari all’ombra.

Per essere sicuri, controllare le normative locali relative ai limiti di altezza dei pali del parco eolico. Utilizzare un modello di albero approvato dal produttore del mulino a vento, altrimenti si potrebbe invalidare la garanzia del mulino a vento. Assicurati di mettere a terra l'albero e di fornire un parafulmine.

Per la sicurezza elettrica è necessario utilizzare sezionatori e interruttori automatici. Forniranno inoltre un accesso sicuro alla turbina eolica per la manutenzione e gli aggiornamenti.

Potrebbero essere necessari anche altri componenti del parco eolico. Batterie - sarà in grado di accumulare l'elettricità in eccesso dal mulino a vento. Ma poiché le batterie utilizzano corrente continua, è necessario convertirla in corrente alternata inverter.

Se una casa, fattoria o nucleo familiare è collegato a un sistema di approvvigionamento energetico comune, nelle giornate ventose l'energia in eccesso può essere venduta alle reti elettriche (irrilevante per il nostro Paese). E quando il vento è debole e non c’è abbastanza elettricità dal mulino a vento, dovrai acquistare l’elettricità dalla rete elettrica pubblica.

Costo del generatore eolico

Il costo di un piccolo mulino a vento è di $ 2000-$ 8000 per 1 kW. Tuttavia, questo rappresenta solo il 12-48% del costo di tutti i componenti di un impianto eolico: inverter, batterie, caricabatterie, commutatori automatici, ecc.

Ma il grande vantaggio di un generatore eolico è che una volta acquistato, non dovrai quasi più pagare altro, se non la manutenzione ordinaria.

Le prestazioni delle turbine eoliche sono solitamente descritte dal produttore come un grafico della potenza erogata rispetto alla velocità del vento.

Uno dei problemi nella scelta e nel confronto dei generatori eolici è la mancanza di uno standard uniforme per misurare la potenza prodotta.
I produttori stessi scelgono a quale velocità del vento indicare la potenza in uscita. Prendiamo ad esempio "Wind-o-matic" e "Mighty-wind": entrambi hanno una potenza dichiarata di 1000 watt. Ma per il "Wind-o-matic" si tratta di potenza con una velocità del vento di 5 m/s, mentre per il "Mighty-wind" è potenza a 10 m/s. Dato che l'energia eolica è proporzionale alla velocità del vento al cubo, una turbina eolica che produce 1 kW a 10 m/s fornirà solo 1/8 della potenza massima a 5 m/s. Quello. con una velocità del vento di 5 m/s, “Wind-o-matic” produrrà ben 1000 kW, mentre “Mighty-wind” solo 125 Watt!

È più corretto confrontare i generatori eolici per area e dimensione delle pale. Più grande è l’area, maggiore è l’energia che un mulino a vento può produrre. Quando l'area dei pannelli solari raddoppia, la potenza raddoppia. Anche in un generatore eolico, all'aumentare dell'area delle pale, aumenta la potenza di uscita.

Se non conosci l'area delle pale del mulino a vento, puoi confrontare in base al diametro del rotore. Un leggero aumento del diametro del rotore porta ad un aumento significativo dell'elettricità prodotta dal generatore eolico (vedi figura). I valori indicati in figura sono indicativi e non devono essere presi in considerazione, perché La potenza generata da una turbina eolica dipende da molti altri fattori.

Selezione della dimensione di un generatore eolico

Per determinare la dimensione appropriata del mulino a vento, inizia guardando quanta elettricità consumi al mese. Quindi moltiplicare il valore risultante per 12 mesi.

Puoi ottenere la quantità approssimativa di elettricità generata da un mulino a vento utilizzando la formula:
AEO = 1.64 * D*D * V*V*V
dove: AEO - elettricità annua (kWh/anno), D - diametro del rotore (in metri), V - velocità media annua del vento (m/sec).

Quello. puoi scegliere la dimensione ottimale del generatore eolico che genera l'energia necessaria per la tua casa o fattoria. Ed è possibile risparmiare sul tuo acquisto.

Rapporti con i vicini

Molte persone pretendono rispetto per ciò che li circonda: paesaggio, panorama, luoghi storici, silenzio, vicini, ecc. Assicurati di parlare con i tuoi vicini dei tuoi piani per installare un parco eolico. Devi anche capire che le persone tendono a temere qualcosa di nuovo e sconosciuto.

Molte persone pensano che i mulini a vento danneggino gli uccelli. Ma in realtà le porte scorrevoli sono più pericolose per gli uccelli rispetto ai piccoli mulini a vento. Le turbine eoliche hanno anche un impatto trascurabile sulle trasmissioni radiofoniche e televisive. Le pale di tutte le moderne turbine eoliche sono realizzate in fibra di vetro o legno. Questi materiali sono trasparenti alle onde elettromagnetiche.

Rumore

I vicini non accettano il rumore del generatore eolico. Prima di installare un parco eolico, informa i tuoi vicini del rumore che potrebbe produrre:

• rumore aerodinamico - si verifica a causa dei flussi d'aria prodotti dalle pale. Il rumore aumenta con la velocità del rotore. A volte, a causa della turbolenza dell'aria, alcuni tipi di pale possono produrre un sibilo.
• rumore meccanico - può verificarsi in altri componenti del mulino a vento (generatore, cambio, ecc.)

A 250 metri da un tipico parco eolico, il livello di pressione sonora è di circa 45 dB. Le piccole turbine eoliche non producono più rumore dei condizionatori d’aria.

Le pale di un piccolo mulino a vento ruotano ad una velocità media di 175-500 giri al minuto, con un massimo di 1150 giri al minuto. Le grandi turbine eoliche ruotano a una velocità costante di 50-15 giri al minuto

Servizio

Un impianto eolico richiede una manutenzione costante: ispezioni regolari, lubrificazione delle parti soggette a sfregamento, ecc. Controllare annualmente i collegamenti bullonati e i contatti elettrici e serrarli se necessario. Controlla anche la corrosione del tuo mulino a vento e la tensione dei cavi dell'albero.

Se le lame sono in legno, applicare la vernice per proteggerle. Applicare un nastro resistente sui bordi delle lame per proteggerli dalla polvere abrasiva e dagli insetti volanti. Se la vernice si screpola e la pellicola si stacca, il legno non protetto diventerà presto inutilizzabile. L'umidità penetrata nel legno della lama può causare lo squilibrio del rotore. Controlla ogni anno le pale del tuo mulino a vento.

Dopo 10 anni di funzionamento le lame ed i cuscinetti devono essere sostituiti. Con una corretta installazione e funzionamento, un impianto eolico può durare 30 anni o più. Una corretta manutenzione ridurrà anche al minimo il rumore del tuo mulino a vento.

sicurezza

Tutti i generatori eolici hanno una velocità massima del vento, al di sopra della quale non possono funzionare. Quando la velocità del vento supera questo valore, il generatore eolico deve azionare un meccanismo di frenatura che non consenta il superamento del valore critico.

Quando si utilizza il mulino a vento in zone fredde, è necessario occuparsi del problema della formazione di ghiaccio e posizionare anche la batteria in un luogo isolato.

Si sconsiglia di installare una turbina eolica sul tetto di un edificio. Ma se è di bassa potenza (fino a 1 kW), è possibile fare un'eccezione. Il fatto è che un generatore eolico può produrre vibrazioni, che possono essere trasmesse alla superficie su cui è installato.

Autore: Koltykov AV; Pubblicazione: cxem.net

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